109 專技高考高等考試 水土保持技師 水土保持工程 考古題詳解

核心觀念

本題考查野溪的水文、地形與地質特性，以及這些特性如何造成災害。野溪多位於山區，集水區坡陡、溪流短，遇強降雨時，逕流集中迅速；河床坡度大且土砂來源豐富，洪水常挾帶大量土石，具有高流速、高能量與河床易變動等特性。

野溪不是單指「有水流的溪溝」：其災害風險來自降雨逕流、土砂供給、河道地形與沿岸土地利用的共同作用。本題屬論述題，無須套用特定法條或公式，作答重點是先說明特徵，再逐項說明可能引發的災害型態。

解題方法

建議採「集水區與降雨 → 河道與土砂 → 災害型態」的順序作答。先整理野溪的水文、地形、地質特徵，再說明各特徵對應的災害，能呈現因果關係，避免只列名詞。

一、野溪特徵

1. 集水區狹小、溪流短且坡陡 山區集水區通常坡度大，降雨後地表逕流迅速匯入溪溝，集流時間短，流量容易在短時間內急遽增加。

2. 洪水暴漲暴退，流量變化劇烈 野溪常受短延時強降雨或颱風豪雨影響，水位與流速變化快。平時水量可能很小，暴雨時則迅速形成洪峰。

3. 河床坡度大，水流挾砂能力強 溪流落差大，洪水流速與沖刷能力強，能搬運礫石、巨石及大量土砂；河床與岸坡也容易遭到沖蝕。

4. 土砂來源豐富，供砂量不穩定 山區地質破碎、風化作用明顯，遇豪雨容易發生崩塌、地滑及岸坡沖蝕，將大量土石輸送至溪床。

5. 河道狹窄且形態容易變動 河床可能有淤積、沖刷、局部束縮或彎曲等情形。洪水期間河道可能改變，橋梁、護岸等構造物也會影響水流與土砂運移。

6. 流況及土砂運移具有間歇性 野溪平時可能水量有限，但豪雨時流量及輸砂量會大幅增加，災害常在短時間內集中發生。

二、主要災害型態

1. 暴洪與淹水 集水區坡陡且集流時間短，豪雨使洪水迅速形成；若溪道通洪能力不足、遭橋涵或漂流木阻塞，洪水便可能溢流，淹沒沿岸聚落、道路與農地。

核心觀念

土石流設計流量須將清水逕流量換算為含有泥、砂、礫石的混合流量。這題考的是以清水流量 $Q_w$、流動中土石流體積濃度 $C_d$，以及溪床堆積土石的體積濃度 $C^*$，估算土石流流量 $Q_d$。

水土保持工程常用關係式為：

其中，$C^*=1-P_r$；$P_r$ 為溪床堆積土石的孔隙率。$C_d$ 與 $C^*$ 均為體積濃度，應以小數代入。依水土保持技術規範的設計慣例，$C_d$ 不宜超過 $0.9C^*$。

解題方法

題目已給定 $Q_w$ 與 $C_d$，將兩者代入上式即可求得土石流設計流量。公式可由混合流量中的固體體積通量守恆理解：清水流量所對應的水量，與土石流混合體中的水量相同，因此

核心觀念

本題考查防砂壩溢洪口的水理設計：已知設計流量 $Q_w$，以堰流公式求出矩形溢洪口所需的淨寬 $b$ 和溢流水深 $h$。水土保持技術規範第 98 至 104 條規範防砂壩的功能、壩高、壩翼與壩體安全等事項，溢洪口的斷面尺寸則依設計流量與堰流條件決定。

矩形寬頂堰自由溢流的常用公式為：

其中：

• $Q_w$：設計流量，單位為 $\mathrm{m^3/s}$。
• $b$：溢洪口淨寬，單位為 $\mathrm{m}$。
• $h$：堰上水頭，單位為 $\mathrm{m}$。
• $C$：流量係數；採用何種係數須與所用公式、堰頂及進流條件一致。

若以理想寬頂堰公式表示，則：

其中 $C_d$ 為流量係數，$g$ 為重力加速度。這與前式相同，只是將係數寫明為 $C=C_d\sqrt{8g/27}$。

解題方法

題目只給定 $Q_w$，未給溢流水深、溢洪口寬度或流量係數，因此無法唯一決定一組寬度與高度。設計時須先選定合理的溢流水深 $h$，並依堰頂形狀、進流條件選定相應的流量係數 $C$，再反算所需淨寬：

若採用含流量係數的理想寬頂堰式，則：

實際設計可依下列步驟進行：

核心觀念

生態檢核是將生態保育納入公共工程全生命週期的檢視與決策機制。其目的在於及早掌握工程範圍及周邊的生態議題，評估工程方案對生態環境的影響，並研擬適當的保育措施，減輕工程造成的負面衝擊，同時兼顧工程安全與功能。

依命題當年適用的「公共工程生態檢核注意事項」，生態檢核的基本原則包括生態保育、公民參與及資訊公開；保育措施則依序採取迴避、縮小、減輕、補償。生態檢核不是單純在施工後補做綠化，而是從工程計畫研擬時便納入生態資訊，並持續檢視方案與措施是否落實。

解題方法

題目要求「試論目的及重點」，可依序回答「為何辦理、如何辦理、各階段做什麼、如何確保落實」，並以工程生命週期組織內容。

一、生態檢核的目的

1. 掌握生態現況與議題：調查工程影響範圍內的陸域、水域及棲地現況，辨識關注物種、重要棲地與生態敏感區域。
2. 評估方案可行性及影響：在計畫初期比較工程方案與不開發方案，判斷工程需求、必要性及對生態環境的影響。
3. 降低工程生態衝擊：依影響程度提出保育策略及措施，使工程設計、施工及維護管理盡量避開或降低對棲地與生態系功能的干擾。
4. 促進溝通與資訊透明：透過民眾參與及資訊公開，納入在地知識與關切事項，使工程決策及保育措施能被檢視並持續改善。

二、主要工作重點

（一）蒐集資料、調查及評析

蒐集既有生態資料，搭配現地勘查與必要調查，瞭解棲地及物種分布、地方環境知識與生態關注議題。依調查與工程配置評析可能影響，指認生態保全對象，並可繪製生態關注區域圖，作為方案選擇、保育措施及後續監測的依據。

（二）依序採行四項保育策略

• 迴避：避免負面影響，例如調整路線或工程位置、避開敏感棲地，或避開物種繁殖及大量遷徙時期施工。
• 縮小：調整設計或施工範圍，減少工程量體與臨時設施對周邊環境的占用或干擾。

核心觀念

本題考查氣候變遷下的剩餘風險管理。水土保持工程依設計標準規劃，可降低一定規模災害的發生機率與損失，但工程設計標準不是「絕對不失效」的保證。當降雨、洪水或土砂運動超過設計條件，仍可能發生溢流、沖刷、淤積、邊坡破壞或設施失效，這類超出原設計想定的風險，即為「想定外風險」。

技師的責任不只是依規範完成設計，也應辨識工程失效後的可能影響，並透過工程、管理及應變措施降低人命與財產損失。風險管理的重點是降低風險、控制後果並妥善告知，而非宣稱工程可以完全排除災害。

本題以命題當年（民國 109 年）法規為準。設計應遵循當時有效的《水土保持法》及《水土保持技術規範》等規定；本題重點在風險管理原則，沒有特定法條或公式須代入計算。

解題方法

作答可依「辨識風險 → 降低失效機率 → 控制失效後果 → 持續管理與溝通」的順序，說明技師面對想定外風險的處理方式。

1. 辨識可能超越設計標準的情境 檢視氣候變遷下極端降雨、洪峰流量、土砂量及坡地變動的影響，並確認集水區、地形地質、上下游設施及下游聚落等條件。除檢核規範要求的設計情境，也應考量超標事件、設施堵塞或局部失效等情境。

2. 在規範基礎上提升工程韌性 依工程重要性、災害後果及現地條件，檢討適當的安全裕度，並以分散、冗餘及可維修的設計降低單一設施失效造成全面破壞的機會。排水、滯洪、沉砂、邊坡保護及導流等設施，應一併考量其相互影響與失效模式。

3. 規劃安全的超標排放與失效路徑 工程無法承受所有規模的事件時，應評估超過設計容量後水流或土砂會往何處移動，避免溢流沖毀重要設施、引發連鎖破壞或直接危及聚落。適度安排溢流路徑、緩衝空間及下游保護，使設施超載時仍能降低災害後果。